 |
Процесс грохочения. Конструкция принцип работы грохотов.
|
|
|
|
Цель: Изучение процессов грохочения и конструкций, а так же принципа работы грохотов. Выяснение назначения операций грохочения.
План:
1.
Назначение операций грохочения.
2.
Гранулометрический состав.
3.
Конструкции и работа грохотов.
Ключевые слова: грохочение, разделение на классы, применение, гранулометрический состав, подготовительное грохочение, самостоятельное, проверочное, обезвоживающее, грохот, колосниковые решетки, отверстия, надрешетный и подрешетные продукты, колосниковые грохоты, прямоугольные, инерционные, неподвижные, подвижные грохоты.
1. Процесс разделения исходного материала на два или несколько классов крупности носит общее название – классификация по крупности. Такое разделение может осуществляться двумя основными способами: Грохочением и классификацией в водной или воздушной среде.
Грохочением называют процесс разделения кусковых и зернистых материалов на продукты различной крупности, называемые классами, с помощью просеивающих поверхностей с калиброванными отверстиями (колосниковые решетки, листовые и проволочные решета и др.).
В результате грохочения исходный материал разделяется на надрешетный (верхний) продукт, зерна (куски) которого больше размера отверстий поверхности, и подрешетный (нижний) продукт, зерна (куски) которого меньше размеров отверстия просеивающей поверхности. Надрешетный продукт называют классом +d (крупнее d), а подрешетный продукт –d (мельче d), где d – размер отверстий сита.
Грохочение производится на грохотах. Грохот имеет одну или несколько просеивающих поверхностей, установленных в одном или нескольких коробах.
Операции грохочения широко применяют на обогатительных, дробильно-ситовых фабриках при сортировке. В технологических схемах обогащения или при подготовке полезных ископаемых к переработке различают следующие виды операций грохочения:
|
|
|
Подготовительное грохочение применяется для разделения материала на несколько классов, предназначенных для последующей раздельной обработки;
Вспомогательное грохочение применяется при дроблении для выделения готового класса из продукта перед его дроблением (предварительное грохочение), для контроля крупности дробленого продукта.;.
Самостоятельное грохочение применяется для разделения на классы, представляющие собой готовые продукты (такому разделению – сортировке подвергают железные руды, строительные материалы, угли и т.д.);
Избирательное грохочение применяют для обогащения полезных ископаемых, при различии в твердости, крепости или форме кусков ценного компонента и пустой породы, в результате чего получают продукты, различающиеся не только по крупности, но и по содержанию в них ценного компонента;
Обезвоживающее грохочение применяют для удаления основной массы воды или пульпы от зернистых материалов и отделения суспензии от продуктов сепарации в тяжелой среде.
По технологическому назначению различают два основных вида грохочения:
- предварительное - для выделения готового по крупности продукта (перед дробилкой);
- контрольное, или поверочное - для контроля крупности дробленого продукта (после дробилки) (рис. 3).
Рис. 3. Грохочение в сочетании с дроблением:
а - предварительное (при дроблении в открытом цикле);
б - поверочное, или контрольное (при замыкании грохота на дробилку);
в - совмещенное - предварительное и контрольное (при замыкании дробилки на грохот)
Включение в схему дробления операции предварительного грохочения позволяет выдержать принцип « не дробить ничего лишнего».
В первой стадии дробления для грохочения крупного материала в качестве просеивающей поверхности применяются колосниковые решетки, состоящие из отдельных колосников в виде стальных полос, брусьев, балок (рис. 4).
|
|
|
Рис. 4 Просеивающие поверхности:
а, б - колосниковые решетки; в - д - листовые сита соответственно c
круглыми, квадратными и фигурными отверстиями;
е, ж - проволочные сетки с квадратными и прямоугольными отверстиями; 1 - основа; 2 – уток
В грохотах для среднего грохочения в качестве просеивающих поверхностей применяют листовые решета, представляющие собой металлические перфорированные листы. Отверстия штампуют или просверливают. Обычно в них применяют круглые отверстия, реже - квадратные или прямоугольные. Время службы металлических решет около 700 ч при непрерывном режиме. При наплавлении твердого сплава на рабочую поверхность решета время работы увеличивается.
Решета из резины, изготовляемые в виде отдельных секций, штампуемых в пресс-формах, долговечны, меньше забиваются, снижают шум. Резиновые решета применяются для грохочения руды крупностью до 100 мм.
При мелком грохочении используют шпалътовые решета -просеивающие поверхности, набираемые из отдельных элементов, между которым остаются продолговатые (щелевидные) отверстия. Недостатком шпальтовых сит является их большая масса и сравнительно низкая износостойкость.
Колосниковые и шпальтовые решетки с малыми отверстиями, так же как и проволочные сетки забиваются мелким и глинистым материалом. Этот недостаток устраняется при использовании струнных сит, в которых просеивающую поверхность образуют отрезки стальной проволоки, расположенные по всей длине грохота.
2. Обрабатываемое на обогатительных фабриках минеральное сырье (руда, горная масса) и получаемые из него продукты обогащения представляют собой смесь зерен неправильной формы различного размера. Распределение зерен по классам крупности характеризует гранулометрический состав исходного сырья обогащения.
Руда и получаемые из нее продукты представляют собой сыпучие материалы, состоящие из кусков (зерен) разной крупности. Распределение кусков (зерен) по классам крупности характеризует гранулометрический состав исходного сырья и продуктов обогащения. Гранулометрический состав материала определяют с помощью анализов:
|
|
|
- ситового - рассев на ситах на классы крупности для материала-50 + 0,04мм;
- седиментационного - разделение материала на фракции по скоростям падения частиц в жидкой среде для частиц крупностью -50 ч- 5 мкм;
- микроскопического - измерение частиц под микроскопом для материала мельче 5 мкм.
При крупном и среднем грохочении модуль шкалы классификации чаще всего принимается равным 2; для мелких сит - равным √2 = 1,41.
Для определения гранулометрического состава используют следующие способы:
Ситовый анализ – рассев на наборе сит на классы различной крупности. Ситовый анализ крупных материалов – продуктов дробления – производится вручную на наборе сит или с помощью автоматического вибрационного гранулометра, ситовый анализ мелких вариантов – продуктов измельчения – производится на механическом анализаторе (встряхивателе);
Седиментационный анализ – распределение материала по скорости частиц различной крупности в водной среде для материала крупностью от 40 (50) до 5 мкм (для более мелких материалов применяют седиментацию в центробежном поле);
Микроскопический анализ – измерение частиц под микроскопом и классификация их на группы в узких границах определенных размеров (для материалов крупностью 50 мкм до десятых долей микрометра).
Гранулометрический состав материала позволяет на обогатительных и сортировочных фабриках определять выходы различных классов, производительность дробильных и измельчительных аппаратов, осуществлять контроль процессов грохочения, дробления, измельчения и т.д.
Ситовой анализ
Рассев сыпучего материала с целью определения его гранулометрического состава называется ситовым анализом, который может проводиться сухим или мокрым способом. Если не требуется особой точности и материал не слипается, применяют сухой способ рассева. Сита устанавливают сверху вниз от крупных размеров отверстий к мелким. Пробу засыпают на верхнее сито и весь набор сит встряхивают на механическом встряхивателе в течение 10...30 мин. Остаток на каждом сите взвешивают. Сумма масс всех полученных классов не должна расходиться более чем на 1 % с массой исходной пробы. Если это условие выдерживается, то сумму масс всех классов принимают за 100 %. Выход классов получают делением массы каждого класса на общую их массу.
|
|
|
При наличии в пробе значительного количества мелкого материала и необходимости повышенной точности анализа пробу рассеивают мокрым способом. Её засыпают на сито с отверстиями наименьшего размера, например, 0,074 мм, и отмывают мельчайшие частицы (шламы) слабой струей воды. Промывку ведут до тех пор, пока промывочная вода не станет прозрачной. Остаток на сите высушивают, взвешивают и по разности масс определяют массу отмытых шламов. Высушенный остаток рассеивают сухим способом на ситах, включая и самое мелкое, на котором отмывались шламы. Подрешетный продукт этого последнего сита прибавляют к полученной ранее массе отмытых шламов.
Результаты ситового анализа записывают в таблицу.
Вычисляют суммарные выходы, представляющие собой сумму выходов всех классов крупнее (суммарный выход по плюсу) и мельче (суммарный выход по минусу) отверстий данного сита. Суммарный выход по плюсу показывает, какой процент от всей пробы остался бы на сите, если бы оно было верхним (первым) в наборе сит, взятом для ситового анализа. Суммарный выход по минусу показывает, какой процент материала прошел бы через данное сито, если бы оно было последним в наборе.
3. Все грохоты можно подразделить на две основные группы: с неподвижной просеивающей поверхностью (колосниковые, прямоугольные, конические, цилиндрические, дуговые) и подвижной – механические (барабанные, валковые, плоскокачающиеся и вибрационные, подразделяющиеся на инерционные, самобалансные, резонансные, электровибрационные).
В практике грохочения полезных ископаемых в настоящее время применяют в основном грохоты следующих конструкций: неподвижные – колосниковые, прямоугольные, конические, и дуговые; подвижные – механические.
Неподвижные грохоты. Неподвижные колосниковые грохоты представляют собой наклонные решета, собранные из колосников, образующих между собой продольные щели. Размер щели между колосниками составляет не менее 50мм, угол наклона при грохочении руд 40 – 500; углей – 30 -350. При грохочении влажного материала угол наклона увеличивают на 5 – 100. Решета по бокам обычно не имеют борта. Исходный материал загружается на верхнюю часть решетки и движется по ней самотеком под действием силы тяжести. Во время движения более мелкий материал проваливается через щели между колосниками, а надрешетный продукт разгружается в конце решета.
|
|
|
Эффективность грохочения неподвижных колосниковых грохотов низкая и обычно изменяется в пределах 50 – 60%. Применяют их чаще для крупного и реже - для среднего грохочения, когда допустима пониженная эффективность грохочения.
Прямоугольные грохоты в последние годы нашли широкое применение на отечественных и зарубежных углеобогатительных фабриках. Их применяют для предварительного отсева мелких классов (0 – 6 или 0 – 13 мм) угля при пониженных требованиях к засорению надрешетного продукта подрешетным. Эти грохоты применяют как для сухого (типа ГЛС), так и для мокрого (типа «Луганец» ГГЛ) грохочения углей. Грохот представляет собой неподвижный наклонный (40 – 500 к горизонту) короб, на дне которого расположена просеивающая поверхность (колосниковое сито). Грохоты снабжают очистительными устройствами. При мокром грохочении вода, даваемая из сопел, интенсивно отмывает подрешетный продукт и удаляется вместе с ним.
Дуговой грохот (сито) представляет собой (рис.5) полукруглую колосниковообразную щелевидную (шпальтовую) решетку с поперечно расположенными по отношению к потоку колосниками. Исходное питание поступает в приемную коробку, откуда через кромку стенки кармана попадает на колосниковую решетку. Подрешетный продукт с водой проходит через отверстия сита и удаляется через разгрузочный патрубок, а надрешетный сходит в конце сита. Колосниковая решетка в нижней части крепится к раме с помощью деревянных клиньев, уголок и упора ля решетки. Колосниковая решетка собирается из колосников трапецеидального сечения, изготовленных из износоустойчивой нержавеющей стали. Размер отверстий сит S равен 0,3 – 3 мм.
Дуговой грохот применяют для мокрого грохочения мелкого и тонкого материала (от 12 до 0,071 мм).
Основные преимущества дуговых грохотов - большая удельная производительность, отсутствие движущихся частей и привода, компактность. Дуговые грохоты применяются для мокрого грохочения мелкого и тонкого, легко шламующегося материала, содержащего касситерит, вольфрамит, галенит. Их можно устанавливать на разгрузке мельниц вместо классификаторов.
Конические циклонные грохоты (рис. 5) сходны по принципу действия с дуговыми грохотами и состоят из усеченного конуса в верхней части и пирамиды в нижней части, соединенных кольцом и расположенных в корпусе. Стенки этих частей выполнены из стержней или колосниковой решетки. Исходная пульпа под давлением тангенциально подается на просеивающую поверхность через загрузочное отверстие 6 в верхней части грохота. Шиберная заслонка регулирует ширину выпускной щели загрузочного отверстия. Пульпа, поступающая в грохот, за счет тангенциального подвода получает вращательное движение и по спирали спускается вниз. В период ее движения вода с мелкими частицами проходит через отверстия решета и собирается во внешнем кожухе грохота, а надрешетный продукт опускается к опрокинутой вершине пирамиды.
Рис.5. Дуговой грохот:
1 - загрузочный патрубок; 2 - приемная коробка; 3 - сито; 4 - корпус;
5 - разгрузочная коробка; 6 - лоток для крупной фракции;
7 - регулировочный щит
Подвижные (механические) грохоты. Барабанные грохоты (рис.6) в зависимости от формы барабана бывают цилиндрическими и коническими. Просеивающей поверхностью в них являются боковые перфорированные или сетчатые стенки барабана, наклонные к горизонту под углом от1 до 140 (чаще 4 – 70). Барабан от привода вращается на опорных роликах. Исходный материал загружается внутрь барабана на верхнем его конце и за счет вращения и наклона барабана перемещается в продольном направлении. Во время движения мелкий материал просеивается через отверстия сита, а крупный (надрешетный) продукт удаляется из барабана в нижнем его конце.
Материал под действием силы трения увлекается внутренней поверхностью вращающегося барабана и затем скатывается вниз. Вследствие наклона оси барабана скатывание материала происходит под некоторым углом к его плоскостям вращения. Поэтому материал несколько продвигается вниз вдоль оси барабана. Далее цикл повторяется и куски (зерна) движутся по зигзагообразной линии.
Рис.6.. Барабанный грохот: I - III - секции с различными отверстиями
Движение материала в барабанном грохоте схематически показано на рис. 7.
Рис. 7. Схема движения материала в барабанном грохоте
Ри - центробежная сила инерции; G - масса частицы;
h - толщина слоя материала; а - угол наклона грохота;
р - угол подъема материала
Частота вращения барабана ограничивается определенным пределом, так как при больших частотах возникающая центробежная сила прижимает материал к рабочей поверхности и грохочение становится невозможным.
Основные недостатки барабанных грохотов - их громоздкость, малая удельная производительность и низкая эффективность (40...60 %), особенно при грохочении мелкого материала. По этим причинам барабанные грохоты не применяют для сухого грохочения (кроме буратов - барабанных грохотов призматической формы). К достоинствам барабанных грохотов можно отнести простоту конструкции, надежность, долговечность.
Полувибрационные (гирационные) грохоты имеют по одному коробу с одним, чаще двумя ситами. Короб совершает круговые движения малого радиуса в вертикальной плоскости, передаваемым ему от быстроходного эксцентрикового вала. При этом сито грохота в течение одного оборота вала остается параллельным самому себе. Схема гирационного грохота показана на рис. 8.
На неподвижной раме 1 в подшипниках качения 2 горизонтально установлен вал 3, имеющий две эксцентриковые заточки 4. На заточки насажены подшипники 5, наружная обойма которых укреплена в коробе грохота 6. Короб с натянутым в нем ситом 7 устанавливается наклонно под углом 10...30 град к горизонту путем поворота относительно оси вала и удерживается в таком положении при помощи эластичных связей - амортизаторов 11. Вращение эксцентриковому валу передается от электродвигателя через гибкую передачу на шкив 8. Короб в своей центральной части совершает круговые движения с радиусом, равным эксцентриситету вала. Крайние точки короба в загрузочной и разгрузочной частях совершают движение по замкнутым овальным траекториям, форма которых определяется жесткостью и местом расположения амортизаторов 11. При движении короба грохота по круговой траектории возникает центробежная сила
Рис.8. Схема гирационного грохота
Центробежная сила инерции, передаваемая через подшипники на неподвижную раму грохота могла бы вызвать колебания опорных конструкций. Для уравновешивания этой силы на валу закрепляются два маховика 10 с дополнительными неуравновешенными грузами 9 (дисбалансами).
Гирационные грохоты применяются для грохочения крупно-Искового материала (до 400мм) на решетах с отверстиями до 150...200 мм, но могут быть использованы и для грохочения среднего по крупности и мелкого материала. Достоинство этих грохотов заключается в том, что они имеют постоянную амплитуду качаний короба независимо от нагрузки материала на грохот.
Вибрационные грохоты (инерционные или самобалансные) ГИЛ, ГИС, ГИТ относя к вибрационным грохотам с круговыми колебаниями (вибрациями). Они просты по конструкции и состоят из трех основных деталей: коробка с ситом, вибровозбудителя и пружинных опор или подвесок. Инерционный наклонный грохот состоит из короба с ситом, установленным на пружинах (рессорах) пол углом 15 – 300 к горизонту и закрепленных на раме. По бокам короба грохота укреплены два подшипника, через которые проходит вал вибровозбудителя приводится во вращение от электродвигателя с помощью клиноременной передачи или эластичной муфты (рис.9).
рис. 9. Вибрационный грохот
Короб грохота 1 наклонно подвешивается к неподвижной опоре при помощи пружины 7. В подшипниках 4, жестко укрепленных в коробе, смонтирован эксцентриковый вал 6. На концах вала насажены маховики 2 с десбалансными грузами 3, расположенными диаметрально противоположно по отношению к эксцентриковым заточкам 5 вала. На валу 6 также укреплен шкив, приводимый во вращение при помощи клиноременной передачи от электродвигателя.
Грохоты тяжелого типа (ГИТ) применяют для грохочения руд; легкого типа (ГИЛ) – для грохочения углей.
Выводы:
Процесс разделения исходного материала на два или несколько классов крупности носит общее название – классификация по крупности. Такое разделение может осуществляться двумя основными способами: Грохочением и классификацией в водной или воздушной среде.
Грохочением называют процесс разделения кусковых и зернистых материалов на продукты различной крупности, называемые классами, с помощью просеивающих поверхностей с калиброванными отверстиями (колосниковые решетки, листовые и проволочные решета и др.).
Грохочение по своему назначению может делиться на несколько видов: подготовительное грохочение, вспомогательное грохочение, самостоятельное грохочение, избирательное грохочение, обезвоживающее грохочение.
По технологическому назначению различают два основных вида грохочения:
- предварительное - для выделения готового по крупности продукта (перед дробилкой);
- контрольное, или поверочное - для контроля крупности дробленого продукта (после дробилки).
Все грохоты можно подразделить на две основные группы: с неподвижной просеивающей поверхностью (колосниковые, прямоугольные, конические, цилиндрические, дуговые) и подвижной – механические (барабанные, валковые, плоскокачающиеся и вибрационные, подразделяющиеся на инерционные, самобалансные, резонансные, электровибрационные).
В практике грохочения полезных ископаемых в настоящее время применяют в основном грохоты следующих конструкций: неподвижные – колосниковые, прямоугольные, конические, и дуговые; подвижные – механические.
Контрольные вопросы:
1.
Что называют классификацией по крупности, грохочением. Что такое надрешетный и подрешетный продукты?
2.
На какие операции делится грохочение? Охарактеризуйте каждое.
3.
Каково назначение процесса грохочения для обогащения полезных ископаемых?
4.
Какие просеивающие поверхности Вы знаете? Охарактеризуйте, какое из просеивающих поверхностей применяют в том или ином случаях?
5.
Что означает гранулометрический состав исходного сырья, для чего он необходим и как его определяют?
6.
Какие виды гранулометрического анализа Вы знаете?
7.
Охарактеризуйте поподробнее ситовый анализ.
8.
На какие конструкции делятся грохоты?
9.
Какие грохоты относят к неподвижным колосниковым грохотам?
10.
Какие грохоты относятся к подвижным механическим грохотам?
Темы семинаров:
Грохочение, как один из важнейших процессов подготовки руды к обогатительным процессам.
Классификация грохотов.
влияние гранулометрического состава на процессы грохочения руд.
Важнейшие грохоты, применяемые в производстве.
Новые разработки аппаратов, применяемых при грохочении руд.
Домашнее задание:
1.
Изучить материал лекции.
2.
Начертить эскизы грохоты всех изученных конструкций.
3.
Собрать новую информацию, о новейших разработках грохотов (Интернет данные, технические журналы).
|
|
|
